Predefinição:Teste

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa


LEIS BÁSICAS DA MISTURA TURBULENTA NA CAMADA SUPERFICIAL DA ATMOSFERA.

AS Monin e Obukhov AM* - Andrei Sergeevich Monin e Alexander Mikhailevich Obukhov Originalmente publicado em Tr. Akad. Nauk SSSR Geophiz. Inst. 24 (151): 163-187, de 1954. Este documento é baseado em uma tradução do original russo por John Miller para Diretoria de Estudos Geofísicos, AF Cambridge Research Centre, Cambridge, Massachusetts, pela American Meteorological Society. Número do Contrato 19 (604) -1936. Departamento do Exército, Fort Detrick. Frederick, Maryland. número de tradução 1234, janeiro de 1959. Rascunho completo. Sem classificação. A legitimidade do documento disponível é muito pobre em locais e algumas de suas terminologias cientificas é um pouco desajeitada. Para resolver o primeiro problema, e fazer algumas melhorias de tradução, foi feita referência a uma segunda tradução obtida a partir de Frank Bradley da CSIRO. A única indicação da fonte desta segunda tradução é a inscrição "LSG 1957/03/13 'em seu pé* . Esta segunda tradução também foi usada para verificação cruzada algumas edições menores feitas durante a redigitação em LaTeX. Agradeço a John Wilson pela sua cuidadosa leitura de prova. Keith McNaughton, 12/11/2008.

    • O tradutor pode ser LSG Kovasznay da Universidade Johns Hopkins, que era ativo no desenvolvimento de pesquisas da época e traduziu o manuscrito rapidamente do russo para o Inglês. Kovasznay conheceu AM Obukhov durante sua visita a Universidade em 1957, de modo que a tradução pode ter sido feita durante a preparação para sua reunião.



Mikhail Budyko: Foi um climatologista russo e um dos fundadores da climatologia física. Os seus estudos pioneiros sobre o clima global e cálculos da temperatura da Terra considerando simplesmente modelos físicos do equilíbrio no qual a radiação solar absorvida pela Terra é compensada pela energia irradiada para o espaço como energia térmica fez dele um dos maiores climatologistas do século XX. Andrei Sergeevich Monin: Era um físico russo, matemático e aplicado oceanógrafo. Monin era conhecido por suas contribuições para a teoria estatística da turbulência e física atmosférica. Ele serviu como o diretor do PP Shirshov Instituto de Oceanologia da Academia de Ciências da URSS . [1]Ele foi fundamental no desenvolvimento do Instituto Shirshov em um dos maiores centros científicos para o mar e dos Estudos da Ciências Terrestre.

A teoria da similaridade de Monin-Obukhov: De Monin e Alexander Mikhailevich Obukhov.




Resumo O artigo contém uma análise dos processos de mistura / interações na atmosfera turbulenta ambiente, com base na aplicação sistemática dos métodos da teoria da semelhança. São generalizados dados empíricos sobre a distribuição da velocidade do vento em diversas condições de estratificação de temperatura. É um método proposto para compilar as características Austausch (do alemão “similaridade”) em arquivos de um macro computacional (LaTeX) com base na medição da velocidade do vento e gradiente de temperatura.

    • LaTeX - é um conjunto de macros para o programa de diagramação de textos TeX, utilizado amplamente na produção de textos matemáticos e científicos.




Introdução As questões da física da camada superficial têm ocupado um considerável destaque nas investigações meteorológicas durante os últimos 10-15 anos. As leis dos processos na camada de superfície são de interesse, não só para meteorologia agrícola, que estuda o efeito de um "meio meteorológico" sobre o crescimento de vegetação, mas também têm um significado geofísico geral, uma vez que a interação dinâmica da atmosfera e o substrato (uma substância ou uma camada subjacente que alguma coisa, ou em que ocorre algum processo, em particular), a "alimentação" da atmosfera de humidade e calor, são realizados através da camada de superfície. Uma grande quantidade de pesquisas no campo da física de camada superficial tem sido feito no Observatório Principal Geophysical; as obras de SA Sapozhnikova [1], DL Laikhtman e AF Chudnovskii [2], MI Budyko [3] e MP Timofeev[4] meteorologistas Soviéticos bem conhecidos. Esta pesquisa forneceu dados observacionais valiosos sobre a distribuição do vento, a temperatura e a humidade na camada superficial, e um número de proposições específicas foram elaboradas com a metodologia para o cálculo das características do intercambio turbulento (Budyko, Laikhtman). A este respeito ainda há uma série de questões discutíveis na teoria de mistura de camada de superfície. O sistema mais simples da “fronteira camada logarítmica - layer", baseado na teoria ou técnica aerodinâmica, descreve muito bem o fenômeno em uma atmosfera neutra-estratificada, e é suportado por dados muito empíricos. No entanto, este sistema é insuficiente para descrever processos na atmosfera real onde a falta de homogeneidade da temperatura é um fator essencial influenciando o desenvolvimento de turbulência. Este último fato (a temperatura não homogênea), determina a natureza específica do problema de turbulência atmosférica quando aplicado à física da camada de superfície. As obras de Laikhtman [5] e Budyko [3], assim como as de uma série de pesquisadores estrangeiros (Sverdrup, Rossby, Montgomery; ver, por exemplo [6]) têm sido dedicadas para prever a influência da temperatura de estratificação no processo de turbulência. Os resultados individuais destes trabalhos se contradizem; em muitos aspectos, o sentido físico das hipóteses iniciais são inconsistentes. Assim, por exemplo, Budyko propõe que a estratificação atmosférica seja considerada dentro da estrutura do sistema mais simples da camada limite logarítmica, simplesmente substituindo a "constante universal" Kármán por um parâmetro variável, em função da estratificação.

    • Em dinâmica de fluidos, a constante de Von Kármán ou constante Kármán, nomeado para Theodore Von Kármán, é uma constante adimensional descrevendo o perfil logarítmico da velocidade de um fluxo turbulento de fluido perto de uma fronteira com uma condição não-derrapante.
    • Estratificação: processo de diferenciação das diversas camadas que compõem a atmosfera, agrupadas a partir das diferentes condições.
No sistema de Budyko a característica básica do substrato, rugosidade, também é uma função das condições meteorológicas. A natureza meramente formal dessas relações é uma das deficiências do Sistema de Budyko. 

Deve também notar-se que os perfis observados de distribuição do vento com a altura desviam regularmente a partir da lei logarítmica durante a estratificação condições que diferem do equilíbrio neutro. Laikhtman propõe um método mais completo de relacionar / aproximar vento e perfis de temperatura (uma lei exponencial com um expoente variável), que faz com que seja possível discernir a natureza dos desvios da lei logarítmica sob várias condições de estratificação atmosférica. No entanto, o sistema de Laikhtman contém muitos parâmetros livres, que têm de ser determinadas individualmente, caso a caso. Isso cria dificuldades na determinação desses parâmetros a partir de dados empíricos e diminui a precisão computacional. Estas observações críticas, de forma alguma são destinadas a diminuir o valor dos resultados obtidos por Budyko e Laikhtman ao resolver problemas individuais; no entanto, eles indicam a necessidade de desenvolver a teoria ainda mais e fazendo as hipóteses físicas iniciais mais exatas. Ao analisar os complexos fenômenos de turbulência da camada superficial, em que os fatores de temperatura desempenham um papel essencial, é conveniente utilizar os métodos da teoria da similitude que são amplamente utilizados em aerodinâmica aplicada e física térmica, e é o método geralmente aceito de investigação nesta área.

Em 1943, AM Obukhov tentou aplicar métodos da teoria da similitude em problemas físicos da camada de superfície [7]. Os resultados obtidos neste trabalho foram posteriormente desenvolvidos por AS Monin [8]. A teoria desenvolvida em [7] e [8], evidentemente, dá uma descrição qualitativa satisfatório dos processos. Além disso, os dados utilizados em [7] para determinar os parâmetros numéricos no sistema proposto não possuem confiabilidade (o número crítico de Richardson foi assumido erroneamente ser 1/11, com base em dados de sverdrup), o que tornava impossível fazer uso direto das fórmulas obtidos neste trabalho em computações reais.

    • Oceanógrafo Harald Sverdrup, criou uma unidade de medida de transporte em volume. É usada quase em exclusivo na oceanografia, para medir o transporte das correntes oceânicas. Um sverdrup equivale a 106 metros cúbicos por segundo.

O presente trabalho apresenta uma análise dos processos de mistura turbulenta em a camada superficial da atmosfera sobre a base de uma aplicação sistemática dos métodos da teoria da similitude, e os valores dos parâmetros numéricos, foram definidos com mais precisão usando uma quantidade suficientemente grande de dados empíricos sobre os gradientes observados. Dados estes coletados a partir das expedições do principal Geophysical Observatory e do Instituto de Geofísica da Academia de Ciências da URSS. Baseados nisso as fórmulas de trabalho foram obtidas computacionalmente com as características básicas da camada superficial, transferência de calor turbulenta, fricção (perda de carga), o coeficiente Austausch e o fluxo de umidade, a partir do gradiente dos dados medidos. O método computacional é ilustrado em exemplos específicos.